变电所及机电设备的防雷保护

变电所及机电设备的防雷保护

摘要要重视变电所和机电设备的防雷保护工作，避免给国家和人们造成巨大损失。

关键词雷暴防患措施避雷针避雷器接地

引言变电所是电力系统的重要组成部分，如果发生雷击事故，将造成大面积停电，严重影响社会生产和人民生活，这就要求防雷措施必须十分可靠。

1、雷电的形成

雷暴灾害是联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，也是我国最受其害的十大自然灾害之一。雷暴是积雨云强烈发展阶段产生的闪电雷鸣现象。在某种大气和大地条件下，潮湿的热气流进大气层冷凝而形成雷云，大气层中的雷云底部大多数带负电，它在地面上感应出大量的正电荷。这样，雷云和大地之间就形成了强大的电场，随着雷云的发展和运动，当空间电场超过大气游离放电的临界电场强度时，就会发生雷云之间或雷云对大地的放电，形成雷电。按其发展方向可分为下行雷和上行雷。下行雷是在雷云产生并向大地发展的，上行雷是接地物体激发起，并向雷云方向发起的。因此直击雷和雷电波对变电所进线及变压器的破坏的防护十分重要。

2、变电所的防雷措施

2.1雷击的来源

一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电

压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。

2.2变电所的直击雷防护

●防护：一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。避雷针、避雷线是保护电气设备，建筑物不受直接雷击的雷电接受器，它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。

●装设避雷针的有关规定：对于35kv及以下的变电所，因其绝缘水平较低，必须装设独立的避雷针，并满足不发生反击的要求。对于110kv及以下的变电所，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上，因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。装设避雷针的配电构架还应装设辅助接地装置。

2.3 变电所对侵入波的防护

架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷电的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘破坏，引发事故。在变电所内装设避雷器的目的在于限制侵入雷电波的幅值，使电气设备的过电压不至于超过其冲击耐压值。而变电所的进线段上装设保护的主要目的，在于限制流经避雷器的雷电流幅值及入侵雷电波的陡度。

变电所对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻，其作用是使

雷击避雷器时，在避雷器接地装置上产生的高电位，沿接地网向变压器接地点传播的过程中逐渐衰减，使侵入的雷电波在变压器接地点时，不会造成变压器的反击事故。

2.4变电所的进线防护

对变电所进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。因此，在临近变电所的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如果没架设避雷线，当临近变电所的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5ka，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。

2.5变压器的防护

变压器的基本保护措施是为变压器安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。

2.6变电所的防雷接地

变电所防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。

3、简述雷电对机电设备的影响及如何防护

3.1影响

（1）直击雷：巨大的电流瞬间使电流升高，巨大的电位差对设备造成损害，雷电由室外电源线和通信链路传至电气设备。

（2）感应雷：雷电流产生强大的电磁波，可使电源线信号线

感应极高脉冲电压，雷电流在流经电器设备时产生高热，对设备造成破环。

3.2防护措施

（1）分流：利用避雷针、网、带等将雷电流沿引下线接入大地。

（2）屏蔽：电力电缆、通信电缆等均采用屏蔽线或空金属管屏蔽，机房中采用金属材料进行屏蔽。

（3）等电位连接：将机房中所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳进行电气连接，组成“避雷线法拉第屏蔽网”结构的均压等电位体。

（4）接地：为保证机电设备稳定可靠工作，保护设备和人生安全，需建一个良好接地系统，并将机电设备与接地系统牢固连接。

（5）过电压保护：在电子设备的信号线、电源线上安装相应的过电压保护器，利用非线性原理，将线路上过高脉冲电压滤掉，保护设备不被过电压破环。

3.3机电设备的多级防雷：

单一的防雷已不能很好地对设备进行保护，多级防雷已被普遍采用。就是综合以上几种防雷方法，根据不同自然环境，不同设备的抗雷性及机电设施的布置功能、工作原理所采用的不同级别的防护。可以达到良好的整体防雷效果。

多级防雷理论就是综合以上几种防雷方法，根据不同自然环境，

不同设施的抗雷性及机电设施的布置功能、工作原理所采用的不同级别的防护，可以达到良好的整体防雷效果。根据电磁脉冲的防护标准，机电设备的多级防雷保护一般分四级防护。a区：直击雷作用区，此处雷电磁场最强，破坏最大；b区：感应雷区，处于避雷系统保护内，但未经空间电磁屏蔽，处于此空间的可导电体均可感应较强雷电流；c区：建筑物屏蔽区，本区内物体不可能遭受直击雷，流经各导体的雷电流也减少，但对敏感器件仍有破坏作用；d 区：处屏蔽机房内，本身采用屏蔽措施，安装相应的过电压保护器，减少了空间电磁干扰。

以建筑物的多级防雷为例：首先，在建筑物外围埋设环形地网，同时地网与建筑物梁、柱内钢柱相连，在建筑物顶外围建设环线地网，与建筑物地下地网相连，且与避雷针或消雷针相连，形成外围防雷体系。其次，在建筑物配电箱前安装电源防雷器，接在进入大楼的电力电缆末端，可对整个大楼的用电设备进行有效保护。再次，对建筑物内电气设备采用c级防雷器，针对建筑物内机电设备分散的特点，可在各楼层的电源箱处安装电源防雷器，对楼内用电设备进行保护。第四，对于建筑物内对电压要求较高，较重要的设备前端如ups输出端可安装精密电源防雷器，作最后一级防护。机电设备防雷采用多级防护，并严格遵守各项技术标准，符合防雷规范，可以达到一个良好的防雷效果。

3.4机电设备防雷的几点建议：